İnsan h1n1 virüsünün ha ve na genlerinin pandemi ve pandemi olmayan yıllarda moleküler evrim ve popülasyon genetik analizleri

Abstract

The 1918 H1N1 pandemic, known as Spanish Flu, is one of the deadliest pandemics on recorded history. It is estimated that the Spanish Flu pandemic affected over 500 million people across the globe, and the death toll is estimated to be between 20 to 50 million. Ever since this, scientists worked hard to find an effective vaccine for influenza, but its very rapidly evolving nature made this task quite the challenge. In this thesis we performed molecular evolution and population genetics analyses on 35714 hemagglutinin and 36302 neuraminidase nucleotide sequences to better understand the evolution of these proteins. The Tajima's D values showed strong positive selection on the pandemic year of 2009 and the BEAST analysis results also suggested there was a greater exponential growth compared to other years. The relaxation of selection and lack of exponential population growth was inferred from the calculations for 2021 sequences, whereas the positive selection on the hemagglutinin and neuraminidase proteins was evident for the 2022 sequences. Outgroup tests also confirmed the positive selection was acting on the pandemic and non-pandemic years, the tests also confirmed the divergence of human influenza neuraminidase from the swine influenza neuraminidase. HA2 part of hemagglutinin and 475-500 nt part of neuraminidase proteins were found to be the most conserved parts of these proteins. In conclusion, the positive selection on these two proteins returned after the year 2021, which was a very unusual year for influenza that caused the positive selection on the virus and the exponential growth rates of the virus to decline. The most conserved regions can be a good candidate for small molecule/drug and vaccine studies.

İspanyol Gribi olarak bilinen 1918 H1N1 salgını, kayıtlı tarihin en ölümcül salgınlarından biridir. İspanyol Gribi salgınının dünya genelinde 500 milyondan fazla insanı etkilediği, ölü sayısının ise 20 ila 50 milyon arasında olduğu tahmin ediliyor. O tarihten bu yana bilim insanları gribe karşı etkili bir aşı bulmak için çok çalışıyor fakat grip virüsünün çok hızlı değişen doğası, bu görevi oldukça zorlu hale getirdi. Bu tezde, grip virüsünün önemli olan hemagglutinin ve nöraminidaz proteinlerinin evrimini daha iyi anlamak için 35714 hemaglutinin ve 36302 nöraminidaz nükleotid dizileri üzerinde moleküler evrim ve popülasyon genetiği analizleri yaptık. Tajima'nın D değerleri, 2009 pandemi yılında olan güçlü bir pozitif seçilim gösterdi ve bulgular aynı zamanda diğer yıllara nazaran daha fazla bir üstel nüfus artışına işaret etti. 2021 dizileri için seçilimin gevşetildiği ve üstel popülasyon büyümesinin olmadığı sonucu çıkarılırken, hemaglutinin ve nöraminidaz proteinleri üzerindeki pozitif seçim 2022 dizileri için açıktı. Dış grup testleri ayrıca pandemik ve pandemik olmayan yıllardaki pozitif seçimi ve ayrıca insan influenza nöraminidazının domuz influenza nöraminidazından farklılığını doğruladı. Hemaglutinin'in HA2 kısmı ve nöraminidaz proteinlerinin 475-500 nt'lik kısmının bu proteinlerin en çok korunan kısımları olduğu belirlendi. Sonuç olarak, influenza için çok olağandışı durumların yaşandığı, virus üzerindeki pozitif seçilimin ve popülasyon büyümesinin azalmasına neden olan 2021 yılından sonra bu iki protein üzerindeki pozitif seçilim geri döndüğünü gördük. En çok korunan bölgeler küçük molekül/ilaç ve aşı çalışmaları için iyi bir aday olabilir.